• Tunnel and Underground Space
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• v.7 no.2
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• pp.143-149
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• 1997

암석의 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 암석의 저항을 나타낸다. 실험실에서 측정한 파괴인성계수는 일반적인 암석의 불균질성이나 이방성 외에도 시험편의 형상이나 하중조건에 의하여 크게 영향을 받는다. 따라서, 제한된 수의 시험편을 사용하여 측정된 파괴인성계수는 자료의 분산이 심하므로 실제 적용에 있어서 문제가 된다. 균열감응도란 파괴인성계수의 측정에 사용되는 시험편의 형상에 따라 결정되는 지수로서, 시험편의 파괴가 균열의 성장에 의한 것인지, 혹은 인장강도에 의한 것인지를 판별하는 기준이 된다. 이러한 균열감응도를 파악하여 암석의 파괴인성계수 측정에 유효한 시험편의 크기나 초기균열 길이의 범위를 설정할 수 있다. 이는 또한 실험실에서 측정된 차괴인성계수의 유효성 여부를 판별하는 기준으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 암석의 파괴인성계수의 측정에 흔히 사용되는 몇 가지 형태의 시험편들에 대하여 균열감응도를 계산하고 이에 따른 초기균열 길이의 범위를 제시하고자 한다.

• Journal of Industrial Technology
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• v.16
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• pp.267-275
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• 1996

금속과 같은 균질한 재료의 균열파괴의 특성을 설명하기 위하여 도입된 파괴역학의 이론들은 1960년대 이후 콘크리트나 암석 등에 대하여 적용되기 시작하였다. 파괴인성계수(fracture toughness)는 균열의 성장에 대한 재료의 저항을 나타낸다. 그러나, 암석의 파괴역학적 특성은 암석이 갖는 불균질성이나 비등방성에 의하여 영향을 받는다. 즉, 암석의 파괴역학적 특성의 측정은 시험편의 크기나 초기균열의 길이, 시험편의 형상 등에 의하여 측정자료의 분산이 심하며 따라서 다른 기본 물성들의 경우에서와 마찬가지로 일정한 시험기준의 도입이 요구되었다. 1988년에 국제암반공학회(ISRM)에서 제시한 표준시험방법은 시험편의 제작이나 시험방법에 있어서 복잡한 과정을 요구하고 있다. 본 논문에서는 표준시험방법에서 사용되는 시험편의 형태에 비하여 비교적 간단한 시험방법들에 의하여 얻어진 파괴적인성계수들을 서로 비교하여 제시하고 시험편의 크기와 기타 시험조건에 따른 파괴인성계수 측정치의 변화를 나타내고 있다. 또한, 암석에 포함되어있는 자연균열들의 특성과 파괴역학실험 중 유발되는 인공균열들의 형태를 비교하여 실험실에서 얻은 파괴역학적 계수들의 현장적용에 대한 문제점들을 지적하고 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.34-34
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• 2000

재료에 따라 기계적 특성들은 하중속도에 의존하는 경우가 많다. 이런 기계적 특성들 중 파괴인성은 기계구조물을 파괴 역학적으로 안전하게 설계하는 경우뿐만 아니라, 운전되고 있는 기계 건전성의 측면에서 매우 중요한 파라미터이다. 또한 파괴인성은 작용하는 하중의 속도에 따라 정적파괴인성($K_{IC}$)과 동적파괴인성($K_{ID}$)으로 구분하고 이들의 측정 방법과 인성의 크기 또한 매우 상이하다. 동적파괴인성의 평가방법으로는 광탄성법, 모아레법 및 스트레인게이법을 이용한 충격실험방법들이 이용되고 있다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.9 no.3
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• pp.179-187
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• 1997

콘크리트는 여러 구성 성분들이 불규칙적인 배열을 이루어 형성된 복합재료이지만, 과거에는 이 재료를 하나의 단종재료로 간주하여 해석하였기 때문에, LEFM에서 사용되는 파괴인성계수만으로는 콘크리트의 파괴역학적 접근이 어렵다는 것 이외에는 파괴인성계수들의 크기의존성에 대한 이유라든가, 실험을 통해서 관측된 구조물 두께 방향으로의 서로 다른 깊이의 균열 진행 현상에 대해서는 설명하기가 어려웠다. 따라서 본 연구는 콘크리트를 하나의 복합재료로써 각각의 구성요소들이 차지하고 있는 체적비 및 배열상의 효과를 고려하여 복합재료의 파괴거동을 해석하고, 구성재료의 수와 파괴인성계수와의 상관관계를 분석하였다. 각각의 구성요소들을 연립변형모드( SD mode)로 배열시킨 조건에서 복합재료역학개념에 입각하여 해석한 결과, 일반적으로 실험이나 비선형파괴역학 해석과 같이 하중-변위곡선 상단부에서 비선형 거동이 관측되었다. 또한 임계응력확대계수( $K_IC$)나 파괴에너지($G_r$)는 구성원의 수나 보의 크기에 대해서 거의 무관한 값을 나타내지만, 임계군열선단개구변위 ($CTOD_c$)는 크기에 영향을 받음을 보여 주었다. 균열의 진행속도는 균열이 진행될수록 감소하며, 파괴인성이 작은 구성원에서부터 균열이 발생되어 결과적으로 보의 두께 방향으로 서로 다른 크기의 균열길이가 생성됨이 관측되었다.

• Journal of Industrial Technology
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• v.16
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• pp.277-284
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• 1996

암석의 파괴인성계수는 암석이 갖는 불균질성 및 비등방성에 의하여 시험조건에 따른 측정자료의 분산이 심하다. 즉, 시험편의 형태나 크기에 따른 변화가 심하여 기존의 선형탄성 파괴역학 이론의 적용에 문제점이 있는 것으로 지적되고 있다. 이러한 자료의 분산을 최소화하기 위한 방법의 하나로 균열감응도를 적용한 해석을 제시하고 있다. 균열감응도란 파괴역학 실험 당시 시험편에 가해진 인공 균열의 감응도를 말하며 이는 3점 하중에 의한 파괴가 균열의 성장에 의한 파괴인지, 혹은 단순히 인장파괴에 의한 것인지를 판명함으로써 측정자료의 선택을 명확하게 하기 위한 방법의 하나로 적용될 수 있다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.15 no.6
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• pp.547-557
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• 2013

The mode II fracture toughness and strength due to shear stress are important parameters in the stability of caprock and injection zone with application to geological sequestration of carbon dioxide. In this research, a short beam compression test has been used to determine the shear strength and the mode II fracture toughness for Coconino sandstone. The average value of the shear strength and mode II fracture toughness are estimated to be 23.53 MPa and 1.58 MPa${\surd}$m respectively. The stress intensity factor is suggested by finite element analysis using the displacement extrapolation method. The effect of biaxial stress and water saturation on the fracture toughness has also been investigated. The fracture toughness increases with confining stresses, but decreases by 11.4% in fully saturated condition.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.1
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• pp.67-72
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• 2010

The fracture toughness for the LBB analysis of piping is generally determined by the J-integral according to ASTM E1820. However, since this evaluates a base metal, the fracture toughness for narrow gap welding can be differently than the real value. This study evaluated the plastic  factor of the narrow gap welding part of a nuclear piping with SA508 Cl.1a and SA312 TP316. Also, it performed the fracture toughness test for the narrow gap welding part and applied the new plastic $\eta$ factor equation by Huh, et al. and then compared the results with those according with the ASTM standard.

• Tunnel and Underground Space
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• v.19 no.2
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• pp.86-94
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• 2009

A three dimensional rock joint element was developed considering fracture mechanics and subcritical crack growth to simulate non-linear behavior and the progressive failure of rock joints. Using this 3-D joint element, joint shear tests of rock discontinuities were simulated by a numerical method. The asperities on the joint surface began to fail at stress levels lower than the rock fracture toughness and continued progressively due to subcritical crack growth. As a result of progressive failing in each and every asperity, the joint showed non-linear stress-time behavior including stress hardening/softening and the reaching of a residual stress.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.4
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• pp.283-287
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• 1998

구미와 일본에서는 균열이 실린더벽을 과통하므로서 발생되는 일부누설로 인하여 실린더가 불안전 파괴가 이루어진 후 급속파단으로 전개되는 판당전 누설(Leak Before Break, LBB)를 전제로 한 구조건전성의 확인 시험연구가 널리 수행되고 있다. 본고에서는 Gs-C25 실린더의 구조건전성을 LBB개념의 도입과 파괴역할을 이용하여 평가하였다. 내부압력 80bar일때의 실린더에서 응력확대계수 계산은 구조물의응력확대계수가 극단적으로 큰 디멘젼을 지닌 측균열인 경우에서만 재료의 인성계수 $K_{lc}$ /와 $K_{eff}$ 에 도달된다는 것을 나타내었으며, 반면에 원주균열은 파괴 인성치 $K_{lc-}$ 와 $K_{eff-}$ 값까지는 어떠한 경우에도 도달되지 않았다. 구조물의 국부적인 취성파괴는 균열을 함유한 누설로 유도되는 범위에서, "$K_{1}$ 구조물$\geq$$K_{lc}$ 및 $K_{eff}$ "의 조건을 만족시에만 발생되며, 이는 축균열이 원주균열보다 훨씬 더 위험하다는 것을 증명한다.는 것을 증명한다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.29 no.6
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• pp.523-531
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• 2019

In the applications of rock mechanics or rock engineering including drill and blast, drilling and mechanical excavation, the fracture toughness is an important factor. Several methods have been proposed to measure the fracture toughness of rocks. In this study, wedge splitting test specimen which is prepared with ease and tested under compression loading was used to obtain mode I fracture toughness of rocks. The equation of stress intensity factor through numerical analysis is proposed from the stress state of crack tip considering both vertical and horizontal loads due to the vertical load acting on the wedge. The validity of the wedge splitting test method was confirmed by comparing the mode I fracture toughness values obtained by the GD and SENB test specimens.